鼓(gu)風曝氣系統電耗一般占全廠電耗的(de)60%左(zuo)右，是(shi)全廠節(jie)能的(de)關鍵。最(zui)根本的(de)節(jie)能措施是(shi)提高曝氣控制效(xiao)率，降低(di)氧的(de)浪(lang)費，從(cong)而減(jian)小(xiao)風量。

  進行(xing)氣(qi)量(liang)控制是曝氣(qi)系統效(xiao)(xiao)果最(zui)顯(xian)著的(de)(de)(de)節(jie)能方法，據美國環境(jing)保護署對(dui)美國12個處理設施的(de)(de)(de)調(diao)查結果顯(xian)示(shi)，以(yi)(yi)溶(rong)解氧（DO）為指標(biao)控制風(feng)量(liang)時可節(jie)電(dian)33%。根據風(feng)機風(feng)量(liang)與(yu)能耗(hao)的(de)(de)(de)關系可知，電(dian)耗(hao)隨(sui)氣(qi)量(liang)變化(hua)很大，因(yin)此(ci)進行(xing)氣(qi)量(liang)控制節(jie)能效(xiao)(xiao)果顯(xian)著，而且功率(lv)越(yue)大效(xiao)(xiao)果越(yue)明顯(xian)，當(dang)然氣(qi)量(liang)并不是可以(yi)(yi)任意減小，它(ta)將受(shou)到(dao)許多因(yin)素的(de)(de)(de)影響。

  從處理工藝的角度看，曝(pu)(pu)氣(qi)系統(tong)必須進行控(kong)制，因為曝(pu)(pu)氣(qi)系統(tong)如果(guo)操作不(bu)當，曝(pu)(pu)氣(qi)量(liang)過小，二(er)次沉淀池可(ke)能由于缺氧而(er)發(fa)生(sheng)(sheng)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)腐化，即池底污(wu)(wu)泥(ni)(ni)厭氧分解，產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)氣(qi)體，促使(shi)(shi)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)上浮。當曝(pu)(pu)氣(qi)時間長(chang)或曝(pu)(pu)氣(qi)量(liang)過大(da)時，在(zai)曝(pu)(pu)氣(qi)池中將發(fa)生(sheng)(sheng)高(gao)(gao)度硝(xiao)化作用，使(shi)(shi)混合液中硝(xiao)酸鹽(yan)濃度較高(gao)(gao)。這(zhe)時，在(zai)沉淀池中可(ke)能由于反硝(xiao)化而(er)產(chan)生(sheng)(sheng)大(da)量(liang)N2，而(er)使(shi)(shi)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)上浮。

  另(ling)外(wai)，曝(pu)氣量(liang)的(de)(de)(de)分布(bu)是(shi)否均衡和穩定也是(shi)影響(xiang)處理(li)效果(guo)和能(neng)耗的(de)(de)(de)一個重(zhong)要原因(yin)。在曝(pu)氣系統(tong)運(yun)行時(shi)，由于種種干擾，曝(pu)氣量(liang)的(de)(de)(de)分布(bu)會(hui)(hui)發生變(bian)化(hua)，比如，一個地方(fang)(fang)曝(pu)氣頭(tou)堵塞，氣體流量(liang)會(hui)(hui)減少，同時(shi)，也會(hui)(hui)造成其它地方(fang)(fang)流量(liang)增(zeng)大，相反(fan)，曝(pu)氣頭(tou)破損，氣體流量(liang)會(hui)(hui)大增(zeng)，同時(shi)會(hui)(hui)造成其它地方(fang)(fang)流量(liang)銳減。這(zhe)些都會(hui)(hui)使生物(wu)反(fan)應不(bu)平(ping)衡，處理(li)質(zhi)量(liang)下(xia)降。為達到處理(li)效果(guo)，不(bu)得(de)(de)不(bu)調整(zheng)曝(pu)氣量(liang)，而此時(shi)某一點(dian)的(de)(de)(de)溶解氧的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)亦(yi)不(bu)能(neng)準確反(fan)映生物(wu)池(chi)的(de)(de)(de)處理(li)狀態(tai)，使得(de)(de)以溶解氧為指(zhi)標的(de)(de)(de)控制變(bian)得(de)(de)不(bu)穩定，能(neng)耗增(zeng)加(jia)。

一、行(xing)業現狀的(de)不足(zu)

  總結國內現有污水處理廠的運行(xing)后發現，自動(dong)化設備投入(ru)較(jiao)低，能(neng)耗高，而且(qie)系統(tong)大多在(zai)投產(chan)時(shi)沒能(neng)達到設計運行(xing)要求，或在(zai)運行(xing)一段時(shi)間后改為部(bu)分(fen)自動(dong)、部(bu)分(fen)手動(dong)的運行(xing)狀態，特(te)別是曝氣系統(tong)。分(fen)析原因主要有以下幾(ji)個方(fang)面：

  1、自(zi)動(dong)(dong)化(hua)技(ji)(ji)術(shu)(shu)與(yu)工(gong)(gong)藝(yi)技(ji)(ji)術(shu)(shu)未能(neng)有(you)機(ji)結合。我國(guo)污(wu)水處理(li)(li)廠起步(bu)時，自(zi)動(dong)(dong)化(hua)系(xi)統(tong)成套引(yin)進國(guo)外(wai)產品和技(ji)(ji)術(shu)(shu)，以后雖然硬(ying)件(jian)系(xi)統(tong)在(zai)國(guo)內(nei)采購(gou)，控制技(ji)(ji)術(shu)(shu)并沒有(you)被系(xi)統(tong)的(de)吸收。國(guo)內(nei)污(wu)水處理(li)(li)行業(ye)的(de)自(zi)動(dong)(dong)化(hua)專業(ye)力量較低，很(hen)多興建的(de)污(wu)水處理(li)(li)工(gong)(gong)程(cheng)的(de)自(zi)動(dong)(dong)化(hua)系(xi)統(tong)是由冶金、化(hua)工(gong)(gong)、輕工(gong)(gong)等(deng)領域工(gong)(gong)程(cheng)師(shi)設計、編程(cheng)和調(diao)試(shi)的(de)，對污(wu)水處理(li)(li)工(gong)(gong)藝(yi)了解較少，不能(neng)結合具體(ti)工(gong)(gong)藝(yi)進行控制策略設計，一般(ban)采用套用本(ben)行業(ye)現(xian)有(you)技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)作法，如(ru)本(ben)行業(ye)PID調(diao)節及其整(zheng)定參數等(deng)，因(yin)此，運行效果(guo)并不理(li)(li)想。

  2、自控(kong)系統培訓(xun)不(bu)到(dao)位(wei)。很多污水處理廠運行人員(yuan)沒有得到(dao)控(kong)制(zhi)系統供應商系統的培訓(xun)，除了基本操作(zuo)以外，沒有從理論上對諸(zhu)如曝氣系統調節(jie)技術的講述，使得管理人員(yuan)只能在工作(zuo)中重新摸索。

  3、運(yun)行經驗未得到利用。污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理廠(chang)很重(zhong)要的(de)(de)一(yi)點，是在(zai)長期運(yun)行之后(hou)，可以(yi)總結日常規律，而(er)且相對穩定，對于管理者，這(zhe)些(xie)規律往往比昂貴的(de)(de)自控(kong)設(she)(she)備有用，但是在(zai)污(wu)(wu)水(shui)(shui)廠(chang)建設(she)(she)中，很多設(she)(she)計并沒有給管理者留有充分(fen)的(de)(de)調整空(kong)間，而(er)且這(zhe)些(xie)有用的(de)(de)經驗也缺乏(fa)應用到其他污(wu)(wu)水(shui)(shui)設(she)(she)施建設(she)(she)的(de)(de)途(tu)徑。

二、控制策(ce)略的(de)不(bu)足

  1、溶解氧控制的難點(dian)

  污(wu)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)(de)多變和生(sheng)物(wu)處理(li)(li)(li)系統中生(sheng)化(hua)反(fan)應(ying)的(de)(de)(de)復雜性，決(jue)定了污(wu)水(shui)(shui)處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)溶解氧（DO）檢測控制是一(yi)個大(da)滯后系統，檢測出(chu)結果再進行(xing)參數處理(li)(li)(li)和調整(zheng)，往往已滯后幾(ji)個小(xiao)時甚至幾(ji)天(tian)，造成大(da)量(liang)不合格水(shui)(shui)的(de)(de)(de)排(pai)出(chu)。這種(zhong)系統的(de)(de)(de)特點是污(wu)水(shui)(shui)生(sheng)物(wu)處理(li)(li)(li)系統的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)管(guan)理(li)(li)(li)具有(you)相當(dang)的(de)(de)(de)技術(shu)難度，要(yao)求管(guan)理(li)(li)(li)者具有(you)較好的(de)(de)(de)環(huan)境(jing)工程知識(shi)基礎(chu)和相當(dang)豐富的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)管(guan)理(li)(li)(li)經驗(yan)。

  另外，溶解氧指標并不能直接反(fan)映(ying)(ying)生物反(fan)應(ying)的(de)氧氣需求量，它只是反(fan)映(ying)(ying)了反(fan)應(ying)池中氧氣的(de)剩余程(cheng)度(du)，無法根據它的(de)數值(zhi)和變化直接計算氣量。

  傳統(tong)(tong)的(de)(de)(de)PID控制(zhi)雖然在工程(cheng)上廣泛采用，但只能(neng)解(jie)(jie)決線(xian)性(xing)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)調(diao)節(jie)(jie)問題。曝氣系統(tong)(tong)中PID能(neng)夠實(shi)現對流量(liang)的(de)(de)(de)控制(zhi)，但對水(shui)質處(chu)理(li)效果(guo)的(de)(de)(de)控制(zhi)能(neng)力有(you)限。溶解(jie)(jie)氧(yang)（DO）控制(zhi)時(shi)，PID參數的(de)(de)(de)整(zheng)(zheng)定需要(yao)根據季節(jie)(jie)、水(shui)質的(de)(de)(de)變(bian)化等(deng)實(shi)際情況不斷調(diao)整(zheng)(zheng)。從控制(zhi)理(li)論的(de)(de)(de)角度來(lai)看，污水(shui)的(de)(de)(de)生物(wu)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)具有(you)大滯后、非(fei)線(xian)性(xing)、隨機(ji)性(xing)和多變(bian)量(liang)的(de)(de)(de)特點，建立的(de)(de)(de)模(mo)型也(ye)是經驗的(de)(de)(de)、有(you)條件的(de)(de)(de)，因此(ci)，單純(chun)依靠理(li)論模(mo)型建立的(de)(de)(de)經典控制(zhi)方法(fa)并(bing)不能(neng)很好地滿(man)足溶解(jie)(jie)氧(yang)（DO）調(diao)節(jie)(jie)的(de)(de)(de)需要(yao)，造成鼓風機(ji)和閥門調(diao)節(jie)(jie)頻(pin)繁、超調(diao)量(liang)大，使得設備壽命降低、能(neng)耗過(guo)高。

  2、流量控制的重要性(xing)

  空氣(qi)(qi)質(zhi)量流量是(shi)直接影(ying)響曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)處(chu)理效(xiao)果的(de)(de)(de)指標(biao)，從工程的(de)(de)(de)角(jiao)度看(kan)，諾大的(de)(de)(de)反應池(chi)往(wang)往(wang)需要(yao)許多(duo)組曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)設備，包括空氣(qi)(qi)管路、曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)頭或(huo)曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)器等，實際運行(xing)中，這些設備能否穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)工作、能否及時地發現和(he)抑制(zhi)故障，會影(ying)響到曝(pu)(pu)氣(qi)(qi)過程的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)和(he)均衡，影(ying)響到生物反應效(xiao)果和(he)電(dian)耗(hao)。不穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)流量分(fen)布會擾亂(luan)溶解(jie)氧檢(jian)測參(can)數的(de)(de)(de)真實意(yi)義，使(shi)得(de)本來就容(rong)易產生振(zhen)蕩的(de)(de)(de)溶解(jie)氧控制(zhi)變得(de)更加難以駕御。

  曝(pu)(pu)氣(qi)池通常是幾百(bai)或(huo)幾千(qian)平米(mi)的(de)(de)(de)(de)流動水(shui)(shui)池，空(kong)氣(qi)管(guan)路通過總管(guan)和(he)(he)支管(guan)將壓(ya)縮空(kong)氣(qi)輸送到(dao)池底的(de)(de)(de)(de)曝(pu)(pu)氣(qi)設備(bei)，比(bi)如(ru)空(kong)氣(qi)由A分(fen)別(bie)輸送到(dao)B、C、D、E、F。在曝(pu)(pu)氣(qi)系統設計中，曝(pu)(pu)氣(qi)量(liang)(liang)應按(an)照需要均(jun)勻的(de)(de)(de)(de)分(fen)布(bu)，實際上，由于管(guan)道壓(ya)力(li)損失(shi)，B位(wei)置(zhi)和(he)(he)F位(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)壓(ya)力(li)和(he)(he)流量(liang)(liang)存在差(cha)異，當總氣(qi)量(liang)(liang)由于水(shui)(shui)質或(huo)水(shui)(shui)量(liang)(liang)變(bian)化(hua)而(er)調整(zheng)時，B位(wei)置(zhi)和(he)(he)F位(wei)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)壓(ya)差(cha)和(he)(he)流量(liang)(liang)差(cha)也會(hui)發生改(gai)變(bian)，這(zhe)會(hui)造成曝(pu)(pu)氣(qi)分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)偏差(cha)，而(er)且這(zhe)種偏差(cha)也是變(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)；另外，在系統進行時，如(ru)果某位(wei)置(zhi)（如(ru)D）的(de)(de)(de)(de)曝(pu)(pu)氣(qi)設施(shi)堵塞或(huo)破漏，會(hui)造成該位(wei)置(zhi)壓(ya)力(li)和(he)(he)流量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)改(gai)變(bian)，同時會(hui)引起(qi)(qi)整(zheng)個空(kong)氣(qi)管(guan)路的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)和(he)(he)流量(liang)(liang)重新分(fen)布(bu)，其他各點（B、C、E、F）的(de)(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)流量(liang)(liang)也會(hui)相應改(gai)變(bian)，引起(qi)(qi)曝(pu)(pu)氣(qi)分(fen)布(bu)的(de)(de)(de)(de)偏差(cha)。上述(shu)運行中的(de)(de)(de)(de)曝(pu)(pu)氣(qi)分(fen)布(bu)不均(jun)往往是隱藏性的(de)(de)(de)(de)，水(shui)(shui)面上很難發現(xian)。

  曝氣(qi)(qi)分(fen)布不(bu)(bu)均使得溶解(jie)氧(yang)更加困難。因為在(zai)工程中，溶解(jie)氧(yang)只能檢測某(mou)點（通常(chang)是曝氣(qi)(qi)池(chi)出口），不(bu)(bu)能反映出氧(yang)量的分(fen)布，溶解(jie)氧(yang)控制(zhi)的一(yi)個條(tiao)件(jian)是溶解(jie)氧(yang)值真(zhen)(zhen)實地反映曝氣(qi)(qi)池(chi)生物反應(ying)的環境狀態(tai)，當曝氣(qi)(qi)分(fen)布不(bu)(bu)均時(shi)，這一(yi)條(tiao)件(jian)不(bu)(bu)真(zhen)(zhen)實，控制(zhi)效果也不(bu)(bu)會理想(xiang)。

  因(yin)此，空氣(qi)(qi)流(liu)量(liang)的控制(zhi)是曝氣(qi)(qi)控制(zhi)中十分重要的一環(huan)，如果在B、C、D、E、F位置安裝流(liu)量(liang)檢測設備和(he)調(diao)節閥門(men)，并建立控制(zhi)環(huan)節，流(liu)量(liang)偏(pian)差就會在運(yun)行中被(bei)糾正(zheng)，溶解氧的控制(zhi)也會更加(jia)有效。

三、分析(xi)結論(lun)

  曝氣系統的特點如下(xia)：

  1）污水輸入量為隨機變量，其外(wai)部環境具有許多不(bu)確定因(yin)素，因(yin)此難(nan)以建立曝氣生物系統(tong)的(de)精確數學模型；

  2）曝氣系(xi)統(tong)的參(can)數維數高、強耦(ou)合，高度(du)非線性；

  3）溶解氧存在大(da)時(shi)滯，系統平衡難以在較短時(shi)間內(nei)達到；

  4）污水處理工藝(yi)中需要大量熟(shu)練操作(zuo)人員(yuan)的實(shi)踐(jian)經驗(yan)和知識(shi)；

  5）曝氣(qi)流(liu)量分(fen)布(bu)的穩定和均勻是控制處理(li)效果和節能的基礎。

  因此，解(jie)決(jue)好(hao)曝(pu)氣(qi)系統控制應從兩方面加以改善，一是解(jie)決(jue)曝(pu)氣(qi)池空氣(qi)流(liu)量(liang)的平衡和穩定問題(ti)，二(er)是尋(xun)求適合溶解(jie)氧(yang)控制空氣(qi)流(liu)量(liang)的控制策(ce)略(lve)。